Звоните бесплатно: 8-800-333-83-32
skt-standart.ru
Яндекс.Метрика

Основные свойства бетонов с противоморозными добавками

Превращение бетонной смеси в бетонный камень вначале со­провождается гидратацией цемента, а затем образованием коагу­ляционно-кристаллизационной структуры. Первоначальный про­цесс начинается с перемешивания компонентов бетонной смеси. Схватывание бетона и его последующее твердение зависят от бла­гоприятных термодинамических и кинетических условийПод благоприятными подразумевают нормальные тепловлаж­ностные условия (20±2°С, относительная влажность не менее 90%).

При воздействии отрицательных температур на бетонную смесь в первую очередь проявляются аномальные свойства воды затво- рения. Известно, что ниже 0° С вода превращается в лед с увели­чением объема на 9%. Образующийся лед частично или пол­ностью разрушает бетоны, имеющие небольшую структурную прочность (до 50 кг/см2). С понижением температуры скорость прохождения всех реакций, в том числе между цементом и водой, резко снижается в соответствии с принципом Ле Шателье и за­коном Вант— Гоффа. Так, в интервале1—0° С резко уменьшает­ся активность воды в результате образования сложных молеку­лярных агрегатов, уменьшающих в значительной степени свобод­ные связи.

О.П. Мчедлов-Петросян и В. Л. Чернявский считают, что после начала структурообразования жидкая фаза в бетоне может быть условно разделена на адсорбированную, испытывающую влияние силового поля твердых частиц, стенок пор и капилляров, и на свободную, не испытывающую такого влияния. Так как в адсорбированной влаге по мере увеличения слоя уменьшается влияние силового поля твердых частиц, то она постепенно пере­ходит в свободную. Величина слоя адсорбированной воды дости­гает нескольких десятков ангстрем. Исследования адсорбирован­ного слоя воды показали, что он обладает более высокой плот­ностью (больше единицы), вязкостью и упругостью. Температура замерзания адсорбированной воды около —80° С.

Противоморозные добавки вводятся в воду затворения бетон­ной смеси, в первую очередь, с целью снижения температуры замерзания водного раствора.

Водные растворы противоморозных добавок снижают темпера­туру замерзания вследствие уменьшения парового давления всоответствии с законами Рауля. В зависимости от их исходной концентрации при понижении температуры вначале происходит частичное льдообразование, в результате которого оставшаяся жидкая фаза соответственно увеличивает концентрацию раство­ренного вещества. Этот процесс длится до тех пор, пока не уста­новятся определенная для данного вещества концентрация раст­вора и соответствующая отрицательная температура и весь раст­вор замерзает в виде сплошной массы (криогидрата).

Успешное применение противоморозных добавок во многом зависит от выбора оптимального раствора (концентрации водного раствора затворения) и от ожидаемой отрицательной температу­ры твердения бетонов. Практически (ввиду неуправляемости тем­пературой твердения бетонов в естественных условиях) редко удается избежать частичного льдообразования жидкой фазы бе­тона, а при предельных концентрациях даже перехода за эвтек­тику.

Кроме того, при работе на холодных материалах минимальная температура укладки бетона (начало замерзания применяемого водного раствора затворения) во многих случаях не соответству­ет рекомендуемой температуре выдерживания бетона, т. е. воз­можно образование льда на заполнителях в момент перемешива­ния бетонной смеси.

Динамика физического состояния водных растворов противо­морозных добавок при воздействии отрицательных температур изучалась многими исследователями.

И.А. Токмакова исследовала температуру замерзания водного раствора поташа в строительных растворах. С этой целью из образцов в ранние сроки твердения отжималась жидкая фаза и определялась температура ее замерзания, которая в ряде слу­чаев оказалась ниже температуры замерзания применяемого для затворения раствора.

По мнению А. В. Саталкина, определение концентрации в зависимости от температуры по кривым состояния соль — вода является dobavki11неверным. Температура укладываемого бетона дажепри использовании неподогретых материалов значительно выше тем­пературы наружного воздуха благо­даря положительной температуре воды. Кроме того, при гидролизе и гидратации минералов цементного клинкера выделяется тепло, влияю­щее на изменение концентрации растворимых веществ в жидкой фа­зе, что приводит к понижению тем­пературы замерзания. Для уточне­ния этого положения определялась температура замерзания бетона и раствора с противоморозными добав­ками хлористого кальция, поташа и аммиачной воды. Основная цель опытов заключалась в определении температуры замерзания бетонных и растворных смесей сразу после изготовления.

Методика определения температуры замерзания сводилась к определению электрического сопротивления между электрода­ми, заложенными в образцы при изготовлении.

Скорость снижения температуры в образцах, разных размеров и формы составляла около 20° С в час. Во всех опытах начало замерзания жидкой фазы в бетоне наступало не более чем через 1,5 ч после затворения.
dobavki12


Физическая сущность определения температуры начала замер­зания жидкой фазы методом электропроводности заключается в том, что изменение последней имеет скачкообразный характер, обусловленный уменьшением поперечного сечения проводника (жидкой фазы) в результате образования льда. Электропровод­ность бетона до начала замерзания жидкой фазы зависит только от ее температуры (гидратацией цемента за короткий период можно пренебречь). После начала замерзания на величину элек­тропроводности кроме температурного фактора оказывают влия­ние количество образовавшегося льда и соответствующее повы­шение концентрации добавки в жидкой фазе.

Отклонения в величинах температуры начала замерзания чис­тых водных растворов исследуемых добавок и начала замерзания жидкой фазы в бетонных смесях, затворенных водными раство­рами этих же добавок, незначительны. При этом следует отме­тить, что в случае применения хлористого кальция и поташа — химически активных добавок по отношению к минералам цемент­ного клинкера — наблюдается некоторое повышение температуры начала замерзания жидкой фазы. Это, видимо, можно объяснить переходом некоторого количества добавок в комплексные соеди­нения новообразований и, сле­довательно, уменьшением их концентрации в ней.

Температура замерзания бе­тонных смесей, затворенных ам­миачной водой, как правило, всегда соответствует температуре замерзания применяемого водного раствора аммиака. В процессе гидратации цемента происходит связывание воды, в то время как количество раст­воренного аммиака почти не изменяется, что повышает кон­центрацию и соответственно снижает температуру замерзания оставшейся жидкой фазы (незначительным испарением мож­но пренебречь).